KR920007287B1 - Memory polymer optical fiber splicer and methods - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 광섬유 스플라이서의 사투영도.1 is a projection of the optical fiber splicer of the present invention.
제2도는 고유형상의 단구조체를 갖는 보어를 가진 본 발명광 스플라이서의 측단면도.2 is a side cross-sectional view of an optical splicer of the present invention having a bore having an intrinsicly shaped short structure.
제3도는 팽윤되었고, 맨드릴이 안에 삽입된 제2도의 광섬유 스플라이서의 측단면도.3 is a side cross-sectional view of the optical fiber splicer of FIG. 2 with a mandrel inserted therein.
제4도는 팽윤되고 부분적으로 수축된 후의 제2도의 광섬유 스플라이서의 측단면도.4 is a side cross-sectional view of the optical fiber splicer of FIG. 2 after swelling and partially deflated.
제5도는 두 광섬유의 노출된 단부 세그먼트가 보어에 삽입된 제2도의 광섬유스플라이서의 측단면도.5 is a side cross-sectional view of the optical fiber splicer of FIG. 2 with exposed end segments of two optical fibers inserted into the bore.
제6도는 단구조체를 그이 고유형상으로 복귀하도록 가열하여 이로써 광섬유의 단부 세그먼트를 정렬 및 유지시킨후의 제2도의 광섬유 스플라이서를 나타내며,FIG. 6 shows the optical fiber splicer of FIG. 2 after heating the short structure to return it to its own shape, thereby aligning and maintaining the end segments of the optical fiber,
제7도는 다른 크기의 광섬유를 수용하도록 적응시킨 본 발명의 또다른 광섬유 스플라이서의 측단면도이다.7 is a side cross-sectional view of another optical fiber splicer of the present invention adapted to accommodate optical fibers of different sizes.
본 발명은 광섬유의 스플라이싱, 보다 상세하게는 기억 중합체로부터 개발된 독특한 스플라이서 로크(쇄정체)를 사용하여 광섬유를 버트 대 버트 스플라이싱하는 것에 관한 것이다. 그리하여 본 발명은 영구적인 광섬유 전송을 위해 광섬유의 말단부를 스플라이서안에 삽입하고 이어서 버트 대 버트식으로 제자리에 스플아이싱시키는데 있어서의 스플라이서 및 스플라이서의 제조방법 그리고 그것의 사용방법에 관한 것이다.The present invention relates to the splicing of optical fibers, more particularly to butt splicing optical fibers using a unique splicer lock (crystal) developed from memory polymers. Thus, the present invention relates to a method of manufacturing a splicer and a splicer and a method of using the same for inserting an end portion of an optical fiber into a splicer and then splicing it in place on a butt-to-butt basis for permanent optical fiber transmission. will be.
광섬유 스플라이싱 및 연결기술에 관한 수백건의 특허가 발행되었다. 대부분은 대단히 복잡한 기계적 연결 및/또는 광접착제 또는 아교의 사용에 관계된 것이다. 도특한 스플라이싱 방법을 보여주는 특허들중 대표적인 것들은 다음 것들이다.Hundreds of patents have been issued on fiber splicing and connection technology. Most are related to the use of highly complex mechanical connections and / or photoadhesives or glues. Representatives of patents showing a unique splicing method are as follows.
미국특허 제3,944,328호는 기계적 유지 인서트와 일직선상의 구멍을 가진 수지 블록을 차용하여 광섬유를 인라인 버트 대 버트 스플라이싱시키는 가장 간단한 벙법들 보여준다.U.S. Patent No. 3,944,328 shows the simplest ways of splicing an optical fiber in-line butt-to-butt using a resin block with a straight hole and a mechanical retaining insert.
미국특허 제4,178,067호는 반경방향으로 수축되는 치수 불안정한 얼마만큼의 재료를 원통상으로 이용하는 것을 개시하고 있다. 광섬유를 버트 대 버트로 삽입한 후 불안정한 재료가 반경방향으로 팽창되게하면 외부에 있는 슬리브가 불안정한 재료를 압축되게하여 동일 직선상에 정렬되게 한다.U.S. Patent No. 4,178,067 discloses the use of a cylindrically sized amount of material that is radially deflated. Inserting the fiber into a butt to butt causes the unstable material to expand radially, causing the outer sleeve to compress the unstable material to align on the same straight line.
미국특허 제4,261,644호는 열을 가하여 기계적으로 스플라이싱하는데 기억금속을 사용하는 것에 관한 것이다.US 4,261,644 relates to the use of memory metals for mechanical splicing by applying heat.
미국특허 제4,435,038호는 변형가능한 재료에 관한 것으로 이 재료가 일체 형성된 세 부재를 이루고 이 세 부재들은 서로 압착되어 광섬유가 일직선에 놓이게 한다.U. S. Patent No. 4,435, 038 relates to a deformable material, which comprises three members integrally formed with these materials, which are pressed together so that the optical fibers are in a straight line.
미국특허 제4,597,632호는 형상기억 효과금속을 이용하여 페롤들을 정렬하고 고정시키는 온도감응 분해 가능한 광 연결소자에 관한 것이다.U.S. Patent No. 4,597,632 relates to a temperature sensitive degradable optical coupling element which aligns and fixes ferrules using shape memory effect metals.
미국특허 제4,647,150호는 버트 대 버트 스플라이싱을 위해 광접착제 및 내관을 이용하는 광섬유의 궁형 정합을 예시하고 있다.US Pat. No. 4,647,150 illustrates the arch registration of an optical fiber using an optical adhesive and an inner tube for butt to butt splicing.
미국특허 제4,725,117호는 탄성의 또는 플라스틱 기억재료와 같은 외부 금속접촉체로 구성되어 있는 열 회복성 관을 이용하는 복잡한 광섬유 연결에 관해 기재하고 있다. 이 특허는 기억 플라스틱을 반경방향 내측으로 수축시켜 광섬유 정합을 성취시키는 기본사상을 가르쳐준다.U.S. Patent No. 4,725,117 describes a complex fiber optic connection using heat recoverable tubes consisting of external metal contacts such as elastic or plastic memory materials. This patent teaches the basic idea of shrinking memory plastic radially inward to achieve fiber matching.
미국특허 제4,743,084호는 변형성 플라스틱의 사용의 개선 또는 형상기억재료를 보다 복잡한 기계적 구조물의 일체적 부분으로 사용하는 것에 관한 것이다.US Pat. No. 4,743,084 relates to an improvement in the use of deformable plastics or to the use of shape memory materials as an integral part of more complex mechanical structures.
미국특허 제4,750,803호는 스플라이싱중 공기가 도출될 수 있게 하는 출구부를 갖고 있는 연결기를 기재하고 있다.US Pat. No. 4,750,803 describes a connector having an outlet that allows air to be drawn out during splicing.
상기의 것에 추가하여, 광섬유 정합을 지원키 위해 열수축성 중합체(기억중합체, 열회복성 중합체 등으로도 호칭됨)를 사용하는 다수의 스플라이싱 방법들이 제안되고 있다. 이들 중합체(예컨대 미국특허 제2,027,962호, 제3,086,242호, 제3,359,193호, 제3,370,112호. 제3,597,372호 및 제3,616,363호에 기재되 어 있는)는 결정성 중합체상 및/또는 무정형 중합체상을 함유하는 열가소성물질 또는 후에 교차 결합된 열 가소성 물질로 이중합체의 상기 어느성질로 인해 또는 가소화 효과로 인해 비교적 낮은 유리전이 온도를 갖고 있다. 그런 열수축형 중합체는 어떤 형태를 갖게하여 그대로 동결되어 있게 할 수 있으며 열을 인가함으로써 대략 원래의 형상으로 수축되게 할 수 있다. 그런 열수축성 중합체는 수개의 중합체상 및/또는 다수의 개발적 중합체 사슬로 구성되어 있기 때문에 이 중합체들은 "고유"하다고 부를 수 있는 정확한 형상을 갖고 있지 않으며 이들은 단지 근사적으로만 예정형상으로 되돌아갈 수 있다. 그에 추가하여 고도로 결정성인 중합체는 그 결정성상의 융점이상으로 가열되어야만 하고, 중합체가 재결정하면 상당한 용적수축이 일어나는데 이 수축은 정합에 불리하다. 그 이유는 열수축성 성분 자체는 삽입손실이 적은 스플라이서를 형성할 수 없기 때문이다. 그런 스플라이서의 경우에는 고도의 대칭적 관형상, 결합겔 또는 접착제 및 정교한 지지구 조체를 조합하는 것이 요구되고 이것은 다시 장치 및 그 설치에 높은 비용을 요한다. 독특한 스플라이싱 방 법을 보여주는 특허들중 대표적인 것을 다음 것들이다. 즉 영국특허 제1,588,227호는 섬유연결을 위해 열수축성 결정성 열가소성 슬리브를 사용하는 스플라이싱 방법을 기재하고 있다.In addition to the above, a number of splicing methods have been proposed using heat shrinkable polymers (also called memory polymers, heat recoverable polymers, etc.) to support fiber matching. These polymers (such as those described in US Pat. Nos. 2,027,962, 3,086,242, 3,359,193, 3,370,112. 3,597,372 and 3,616,363) are thermoplastic containing a crystalline polymer phase and / or an amorphous polymer phase. The material or later crosslinked thermoplastic material has a relatively low glass transition temperature due to the above properties of the dipolymer or due to the plasticizing effect. Such heat-shrinkable polymers can have some form and remain frozen as-is and can shrink to their original shape by applying heat. Since such heat-shrinkable polymers consist of several polymer phases and / or a number of developing polymer chains, these polymers do not have the exact shape that can be called "unique" and they will only approximate to return to the desired shape. Can be. In addition, highly crystalline polymers must be heated above the melting point of their crystalline phase, and significant shrinkage occurs when the polymer recrystallizes, which is disadvantageous for matching. The reason is that the heat shrinkable component itself cannot form a splicer with a low insertion loss. In the case of such splicers it is required to combine highly symmetrical tubular shapes, bonding gels or adhesives and sophisticated support assemblies, which again incur high costs for the device and its installation. Among the patents showing unique splicing methods are the following: British Patent 1,588,227, for example, describes a splicing method using a heat shrinkable crystalline thermoplastic sleeve for fiber connection.
상기 선행기술 문헌들에도 불구하고, 그 자체만으로 또한 그냥 그대로 완전하고 간단하면서도 진보된 구조체로서 단 구조 기억중합체를 사용하는 것은 개시도 되지 않았고 암시도 되지 않았기 때문에 본 발명은 예상도 되지 않았고 또는 공지되어지지도 않았음을 유의해야 할 것이다. 또한, 본 발명의 스플라이서에 이용된 기억중합체를 제조하는 독특한 단계들은 또한 선행기술에 있어서 누락되어 있었다.Notwithstanding the above prior art documents, the invention is not expected or known because it is neither disclosed nor implied to use short structural memory polymers as such as a complete, simple and advanced structure as such. It should be noted that there was no support. In addition, the unique steps of preparing the memory polymer used in the splicer of the present invention were also omitted in the prior art.
본 발명은 고유 형상기억 중합체 재료의 단구조체로 만들어진 광섬유 스플라이서에 관한 것이다. 단구조체는 한단부에 제1보어, 다른 단부에 제2보어를 포함하는 양단부를 갖는 길이방향 크기를 가지며 여기서 보어들은 단구조체에 및 서로에 들어간다. 바람직한 구체예에서 제1보어 및 제2보어는 단순히 단일 연속 오리피스이다. 단구조체는 제1형상 및 제2형상을 가지며 제1형상은 독특한, 회복성의, 소정의 고유형상을 갖는데, 여기서 제1보어 및 제2포어는 각각 소럭직경의 박피 광섬유의 단부 세그먼트를 서로 스플라이싱된 버트정합으로 수용 및 밀착유지시키기 위한 사전설정된 직경을 갖는다. 제2형상은 제1보어 및 제2보어가 각각 박피 광섬유의 단부 세그먼트의 직경보다 더큰 팽윤된 소정의 직경을 가지므로 박피 광섬유의 단부 세그먼트를 여유있게 자유소이 수용하도록된 고유 기억중합체 재료의 용제 팽윤 및 부분수축으로 말미암아 변형된 형상이다. 따라서, 고유형상 기억중합체 재료의 단구조체는 처음에는 고유형상으로 또한 알려진 제1형상으로 형성되고, 그다음 제2 또는 변형된 형상으로 팽윤 및 부분 수축되며 거기에 열과같은 비기계적 자극의 인가에 의해 제1형상으로 복귀될 수 있다. 본 발명은 또한 광 스플라이서의 제조방법과 또한 광섬유의 단부 세그먼트의 버트 대 버트 스플라이싱을 얻기 위한 광 스플라이서의 사용방법에도 관련된다.The present invention relates to an optical fiber splicer made of a monostructure of intrinsic shape memory polymer material. The shorter structure has a longitudinal size with both ends comprising a first bore at one end and a second bore at the other end, wherein the bores enter the shorter structure and into each other. In a preferred embodiment the first and second bores are simply a single continuous orifice. The short structure has a first shape and a second shape, and the first shape has a unique, resilient, predetermined inherent shape, wherein the first bore and the second pore each splice end segments of the peeled optical fiber having a small diameter. It has a predetermined diameter for receiving and keeping in tight butt mating. The second shape is the solvent swelling of the intrinsic memory polymer material that allows the first and second bores to each have a swelled predetermined diameter that is larger than the diameter of the end segment of the peeled optical fiber so as to freely receive the end segment of the peeled optical fiber. And a shape deformed by partial shrinkage. Thus, the monostructure of the intrinsic shape memory polymer material is first formed into a first shape, also known as an intrinsic shape, and then swelled and partially contracted into a second or deformed shape, and thereby applied by applying a non-mechanical stimulus such as heat. It can be returned to one shape. The invention also relates to a method of making an optical splicer and also to a method of using an optical splicer for obtaining butt to butt splicing of an end segment of an optical fiber.
본 발명의 목적과 이점은 첨부도면과 관련하여 한 다음의 상세한 설명으로부터 더 명백해지고 더 충분히 이해 될 것이다.The objects and advantages of the invention will become more apparent and fully understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
광섬유의 버트 대 버트 스플라이싱은 높은 정합정밀도를 요한다. 면들은 광 전송을 최적화하기 위해 평평하고 수직해야 하며 섬유 굴곡에 대해 높은 기계적 일체성이 있어야 한다. 현재 사용되는 대부분의 유리광 섬유의 외경 또는 피복재 직경은 125미크론으로 표준화되는 한편 광안내 코어범위는 단모드 섬유에 대해 4미크론에서 다모드 섬유에 대해 50 내지 100미크론까지의 사이이다. 따라서, 스플라이싱된 광섬유의 오정 합, 섬유의 면들에서 또는 표면에서의 결함 또는 섬유 단부들간의 틈은 전송된 광의 손실과 그결과 전송된 정보의 손실을 가져올 것이다. "삽입손실(insertion loss)"이라고도 하는 이 전송손실은 신호대 잡음 수준을 감소시키며 데시벨(65)로 표현된다. 삽입손실을 최소화하는 것이 모든 스플라이싱 기술의 목적이다.Butt-to-butt splicing of optical fibers requires high matching accuracy. Faces must be flat and vertical to optimize light transmission and have high mechanical integrity for fiber bending. The outer diameter or cladding diameter of most glass fiber fibers used today is standardized to 125 microns while the light guiding core ranges from 4 microns for short mode fibers to 50 to 100 microns for multimode fibers. Thus, mismatching of spliced optical fibers, defects at or on the sides of the fiber or gaps between fiber ends will result in loss of transmitted light and consequently loss of transmitted information. This transmission loss, also referred to as "insertion loss", reduces signal-to-noise levels and is expressed in decibels (65). Minimizing insertion loss is the goal of all splicing techniques.
현장 조건하에 위에서 제시한 종래기술 특허와 관련하여 기술되는 것들과 같은 다양한 스플라이싱 기술의 적용은 매우 어렵고 상당히 고가의 스플라이싱 제품뿐만 아니라 고도로 숙련된 고가의 요원을 요한다. 따라서, 다모드 용도에 사용되는 것과 같은 스플라이서는 삽입손실을 감소시키는데에 드는 수고에도 불구하고 좋지 않은 성능을 나타낼 수도 있다. 또한, 단모드 섬유 광 스플라이싱에 다모드 용도의 사용도 또한 증가 된 삽입손실을 가져온다. 예를들면, 매우 통상적인 스플라이싱 기술은 특수입체 현미경 아래에서 버트 대 버트 융합시키는 것을 수반한다. 이 과정은 낮은 손실의 연결을 제공하나 상당한 설치시간으로 인해 실질적인 양의 비용을 요하며 현장용도에는 대단히 불편하다. 더욱 휴대용의 또는 적소의 스플라이싱 장치는 상대적인 경제성을 기준으로할때 증가된 삽입손실을 산출한다. 다시말하면, 기술이 덜 고가일수록 더욱 중대한 삽입손실이 일어날 것이다.The application of various splicing techniques, such as those described in connection with the prior art patents presented above under field conditions, is very difficult and requires a very expensive and expensive agent as well as a very expensive splicing product. Thus, splicers such as those used in multimode applications may exhibit poor performance despite the effort involved in reducing insertion loss. In addition, the use of multimode applications in short mode fiber optical splicing also results in increased insertion loss. For example, very common splicing techniques involve butt to butt fusion under a special stereoscopic microscope. This process provides a low loss connection, but requires substantial amounts of time due to the considerable installation time and is very inconvenient for field use. More portable or in-place splicing devices yield increased insertion loss based on relative economics. In other words, the less expensive the technology, the more significant insertion loss will occur.
본 발명의 목적은 현장 조건하에 신속하고 편리하며 저가로 대량 생산되는 단구조체 제품을 제공하게 되고 전문적 기술을 요하지 않는 요원에 의한 사용 또는 특수한 고성능 장비의 사용에 적합한 스플라이서를 달성하는 것이다. 또한, 본 발명 스플라이서는 지수맞추는 겔 또는 접착제를 사용하지 않고 낮은 손실의 성능을 달성한다.It is an object of the present invention to provide a monostructure product that is mass produced quickly, conveniently and inexpensively under field conditions and achieves a splicer suitable for use by personnel who do not require specialized skills or for the use of special high performance equipment. In addition, the splicer of the present invention achieves low loss performance without the use of indexing gels or adhesives.
지적한 바와같이, 광섬유를 버트 대 버트 배열로 스플라이싱 및 연결하는 주문제는 오정합을 수반한다.As noted, the ordering of splicing and connecting optical fibers in a butt-to-butt arrangement involves mismatches.
그러나, 본 발명에서 사용되는 고유 기억중합체 재료는 광섬유의 정확한 상호 배치로 인한 문제를 제거한다.However, the intrinsic memory polymer material used in the present invention eliminates the problems due to the precise interposition of the optical fibers.
고유 기억중합체는 적당한 가교결합 밀도를 가지며 비정질이다. 그것들은 그것들의 연화온도 위에서 실질적으로 변형 가능하며 단지 한가지 "고유형상"을 갖는데 여기서 모든 중합체 세그먼트가 그것들의 가장 있음직한 구조(conformation)로 되어 있다. 가교결합 밀도는 고유기억 중합체의 각 연속 조각이 한 단일의 거대한 고분자에 의해 실질적으로(즉, 잔류용제, 단량체, 올리고머등과 같은 불순물은 제외)형성되는 정도이다. 더나아가서, 각 이러한 고분자는 실질적으로 균일한 망상구조밀도와 실질적으로 단일의 비정질 중합체상을 갖는다. 본 발명자들은 이러한 구조를 고유형상기억이 없는 한가지 이상의 중합체 분자 및/또는 한가지 이상의 중합체상을 갖는 열수축성, 형상회복성 또는 기억중합체와 구별하기 위해 "단 구조체 (unistructural mass)"라 부른다. 종래기술의 검토로부터 명백한 바와같이 스플라이싱을 위해 이제까지 사용된 전형적인 열수축성 중합체는 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐아세테이트등과 같은 고도의 결정성 중합체이다. 이들 중합체는 실질적으로 다른 성질의 두 중합체상으로 구성된다. 예를들면, 대부분의 용도에서 사용된 폴리에틸렌은 약 +105°내지 +130℃의 융점을 갖는 결정성 상과 약 -100℃ 내지 -70℃의 유리전이온도를 갖는 비정질상을 갖는다.Intrinsic memory polymers have an appropriate crosslink density and are amorphous. They are substantially deformable above their softening temperatures and have only one "uniform" in which all polymer segments are in their most likely conformation. Crosslink density is the extent to which each continuous piece of intrinsic memory polymer is formed substantially by one single large polymer (ie, excluding impurities such as residual solvents, monomers, oligomers, etc.). Furthermore, each such polymer has a substantially uniform network density and a substantially single amorphous polymer phase. We call this structure "unistructural mass" to distinguish it from heat shrinkable, shape recoverable or memory polymers having one or more polymer molecules and / or one or more polymer phases that do not have intrinsic morphology. As is apparent from the review of the prior art, typical heat shrinkable polymers used so far for splicing are highly crystalline polymers such as polyethylene, ethylene-vinylacetate, and the like. These polymers consist of two polymer phases of substantially different properties. For example, polyethylene used in most applications has a crystalline phase having a melting point of about + 105 ° to + 130 ° C and an amorphous phase having a glass transition temperature of about -100 ° C to -70 ° C.
본 발명에 따르는 스플라이서에 사용되는 비정질의 가교결합된 중합체는 그것들의 높은 광학적 투명도에 있어서 추가의 이점을 갖는다.The amorphous crosslinked polymers used in the splicer according to the invention have further advantages in their high optical clarity.
본 발명의 스플라이서는 전형적으로 투명하고 균일한 플라스틱물품이기 때문에 전송된 광의 손실이 섬유 단부 접촉부에서 방출된 광에 의해 직접 검출가능하다. 이것은 주어진 적당한 장치사용으로 직접 및 현장설치에 매우 적합한 방식으로 삽입손실을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 중합체의 형상은 그것의 연화온도위에서 외부힘의 작용에 의해 변형된 형상으로 변화될 수 있으나 일단 외부힘이 제거되면 중합체의 내부힘은 그것을 고유형상으로 돌아오게하는 원인이 된다. 고유형상 중합체의 변형은 충분히 가역적이고 이것은 그것의 고유형상으로 완전한 회복을 허용한다. 변형된 형상으로부터 고유형상으로의 복귀는 변형된 단구조체상의 온도가 그것의 연화온도 아래로 감소함으로써 지연될 수 있다. 그러면 그것의 고유형상으로의 복귀는 열 또는 다른 에너지의 인가와 같은 어떤 외부자극에 의해 유도될 수 있다.Since the splicer of the present invention is typically a transparent, uniform plastic article, the loss of transmitted light is directly detectable by the light emitted at the fiber end contact. It can be used to measure insertion loss in a way that is well suited for direct and field installation with a given suitable device. The shape of such a polymer can be changed to a deformed shape by the action of an external force above its softening temperature, but once the external force is removed, the internal force of the polymer causes it to return to its intrinsic shape. Deformation of the high-order polymer is sufficiently reversible and this allows full recovery to its own shape. The return from the deformed shape to the intrinsic shape can be delayed by decreasing the temperature on the deformed monostructure below its softening temperature. Its return to its own shape can then be induced by some external stimulus, such as the application of heat or other energy.
일반적으로, 본 발명의 광섬유 스플라이서는 단량체의 흔합물로부터 만들어 한단부에 제1보어, 다른 단부에 제2보어를 포함하는 양단부를 갖는 길이방향 크기를 갖는 단구조체를 만들도록하며 이들 보어는 서로를 향해 서로 정렬하여 단구조체에 들어가고 사실상 서로 연결 또는 차단한다. 단구조체는 2개의 보어를 갖는 것으로 정의되나, 바람직하게는 그것은 단구조체의 한단부로부터 다를 단부로의 단일의 연속적 개구이며 단일 보어로 특정지을 수 있다. 따라서, 본 발명의 두개의 보어는 단구조체를 완전히 통과하는 단일 보어와 같으며 많은 경우에 그와같이 정의된다.In general, the optical fiber splicer of the present invention is made from a mixture of monomers to make a short structure having a longitudinal size having both ends comprising a first bore at one end and a second bore at the other end, the bores being mutually oriented. They are aligned with each other toward and enter the monostructure and are in fact connected or disconnected from each other. The short structure is defined as having two bores, but preferably it is a single continuous opening from one end of the short structure to the other end and may be specified as a single bore. Thus, the two bores of the present invention are like a single bore that passes completely through the monostructure and in many cases are defined as such.
본 발명의 고유의 기억중합체 재료로부터 만든 전형적인 중합체 스플라이서는 원통형이고 또다른 박피 광 섬유와 연결되는 박피 광섬유의 다른 직경과 같거나 또는 약간 작은 직경을 갖는 연속적 루멘을 가질 수 있다. 섬유의 삽입에 앞서 보어 또는 루멘은 그 내경이 스플라이싱될 섬유의 외경보다 더 커지도록 변형되고 이 변형된 상태로 단 구조체가"동결"된다. 기억중합체가 그것들의 유리전이온도 아래의 온도에 노출됨으로서, 예를들면 용제 팽윤 및 부분적 수축에 의해 변형된상태로 동결되는 한, 그것들은 단구조체의 온도를 유리전이 온도위로 올리기 위해 적당한 열을 인가할때까지 동결된 상태로 남을 것이며 그때 단구조체는 고유 형상으로 복귀될것이다. 그러므로, 본 발명의 광학 스플라이서는 확대된 보어에 쉽게 삽입되는 광섬유의 박피 세그먼트 단부를 수용한다. 그후, 단구조체는 버트 대 버트 광섬유 단부 세그먼트의 고유형상과 고유정렬 및 조임의 회복을 일으키는 열과 같은 자극에 노출된다. 스플라이서는 주위온도로 냉각되며 안전하고 견고하며 적당히 정렬된 섬유단부를 영구적으로 유지하는 단단한 유리질 중합체를 형성한다.Typical polymer splicers made from the intrinsic memory polymer material of the present invention may have a continuous lumen that is cylindrical and has a diameter that is equal to or slightly smaller than the other diameter of the peeled optical fiber in connection with another peeled optical fiber. Prior to the insertion of the fiber, the bore or lumen is deformed such that its inner diameter is larger than the outer diameter of the fiber to be spliced and in this deformed state, the short structure is "frozen". As memory polymers are exposed to temperatures below their glass transition temperature, for example, as long as they are frozen in a deformed state by, for example, solvent swelling and partial shrinkage, they apply appropriate heat to raise the temperature of the monostructure above the glass transition temperature. It will remain frozen until it has returned to its original shape. Therefore, the optical splicer of the present invention receives the peeled segment end of the optical fiber which is easily inserted into the enlarged bore. The monostructure is then exposed to a stimulus such as heat causing the inherent shape of the butt to butt fiber end segment and the recovery of alignment and tightening. The splicer forms a hard glassy polymer that is cooled to ambient temperature and permanently maintains a safe, firm and properly aligned fiber end.
잘 규정된 고유형상을 달성하기 위해 이용된 중합체 또는 중합체들의 혼합물은 적어도 최소의 가교결합 밀도를 가져야한다. 이러한 중합체의 형상은 외부힘의 작용에 의해 변형된 형상으로 변화될 수 있고 다른 외부힘의 작용에 의해 변형된 형상으로 변화될 수 있고 다른 외부힘의 작용에 의해 고유형상으로 복귀될 수 있다. 고유 기억을 가진 어떤 중합체의 변형력은 가교결합 밀도에 따라 감소한다는 것이 일반적으로 주목되 었다. 변형력의 충분한 역전을 달성하기 위해 중합체는 바람직한 구체예에서 최대 가교결합밀도를 가져야 한다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 고유 기억중합체 재료는 적어도 최소 가교결합밀도를 가지며 이상적으로는 최대 가교결합밀도를 갖는다.The polymer or mixture of polymers used to achieve a well-defined intrinsic shape must have at least a minimum crosslink density. The shape of such a polymer can be changed into a shape deformed by the action of an external force and can be changed into a shape deformed by the action of another external force and can be returned to its own shape by the action of another external force. It is generally noted that the strain of some polymers with intrinsic memory decreases with crosslink density. In order to achieve sufficient reversal of the strain, the polymer should have a maximum crosslink density in the preferred embodiment. Thus, the intrinsic memory polymer material used in the present invention has at least a minimum crosslink density and ideally a maximum crosslink density.
비결정성(즉, 비정질) 중합체는 두온도 범위에서 두형태의 작용을 갖는다. 두범위 사이의 전이온도는 유리전이온도(Tg)라 부른다. 만일 온도가 Tg보다 낮으면, 중합체는 그것의 변형력이 매우 낮고 탄성율이 높은 유리질 상태로 된다. 만일 온도가 Tg보다 더 높으면 그때 탄성율은 낮으며 변형력은 높다. 이 온도범위 에서의 중합체는 가교결합 밀도와 온도에 따라 점탄성 또는 고무질 작용을 갖는다.Amorphous (ie amorphous) polymers have two forms of action in the two temperature ranges. The transition temperature between the two ranges is called the glass transition temperature (Tg). If the temperature is lower than Tg, the polymer is in a glassy state with very low strain and high modulus. If the temperature is higher than Tg then the modulus is low and the strain is high. Polymers in this temperature range have a viscoelastic or rubbery action depending on the crosslink density and temperature.
이제 기술할때 Tg 및 Tm의 대신에 연화온도 Ts를 사용하는데 이것을 예를들면 ASTM D569-48에 의해 또는 유사방법에 의해 쉽게 측정 가능하기 때문과 본 발명에 관하여 중합체 성능에 더 가깝게 관련되기 때문이다.The description now uses the softening temperature T s in place of Tg and Tm because it is easily measurable by, for example, ASTM D569-48 or by a similar method and because it relates more closely to polymer performance with respect to the present invention. to be.
본 발명에서 유용한 기억중합체는 주위온도보다 더 높은 바람직하게는 약 50℃보다 더 높은 Ts를 갖는 것들이다. Ts의 상한은 기억중합체의 온도저항성, 광섬유 또는 다른 시스템성분 및 설치하는 동안의 연결 소자 가열수단에 의해서만 한정된다. 그러므로, Ts에 고유상한은 없으나 상기 실용상의 고려는 Ts에 대한 실용적 상한을 약200℃, 바람직하게는 약150℃로 설정한다.The memory polymers useful in the present invention are those having a T s that is higher than the ambient temperature and preferably higher than about 50 ° C. The upper limit of T s is limited only by the temperature resistance of the memory polymer, the optical fiber or other system components and the connecting element heating means during installation. Therefore, there is no intrinsic upper limit to T s but the above practical consideration sets the upper practical limit for T s to about 200 ° C., preferably about 150 ° C.
대부분의 비가교결합 중합체는 한가지 또는 그이상의 용제에 가용성이다. 이러한 용제는 여러가지 중합체에 대해 다르며 "열역학적으로 좋은 용제"(TGS)라 부른다. 용제-중합체 상호작용은 여러가지 방법으로, 예를들면 플로리-허긴스(Flory-Hoggins)식에서 Chi파라미터에 의해 특정지어진다. TGS는 주어진 중합체에 대해 Chi<0.5를 갖는다(다시말하면 주어진 중합체-용제쌍에 대해 Chi<0.5라면, 비가교 결합된 중합 체는 이 용제에 가용성이다).Most uncrosslinked polymers are soluble in one or more solvents. These solvents are different for various polymers and are called "thermodynamically good solvents" (TGS). Solvent-polymer interactions are specified in various ways, for example by Chi parameters in the Flory-Hoggins equation. TGS has Chi <0.5 for a given polymer (ie, if Chi <0.5 for a given polymer-solvent pair, the non-crosslinked polymer is soluble in this solvent).
공유 가교결합된 중합체는 망상구조의 파괴없이 용해될 수 없다. 대신에 그것들은 Chi<0.5를 가진 용제에서 일정한 평형으로 팽윤되며 공정중 고무질이 된다. 팽윤정도는 여러가지 방법으로, 예를들면 중합체의 부피분회 V2또는 중량%로 용제함량 Bs로 표현될 수 있다. 팽윤정도는 Chi의 값과 가요결합 밀도 둘다에 의존한다. Chi값은 가교결합에 따라 인식될 정도로 변화하지 알으며 팽윤과 무관하게 확립될 수 있기 때문에(예를들면 선형모델 중합체에서 측정됨), TGS에 있어서 가교결합된 중합체의 팽윤은 가교결합밀도의 특정으로 사용될 수 있다.Covalently crosslinked polymers cannot dissolve without breaking the network. Instead they swell to a constant equilibrium in a solvent with Chi <0.5 and become rubbery during the process. The degree of swelling can be expressed in various ways, for example in volume fraction V 2 or in weight percent of the polymer, as solvent content B s . The degree of swelling depends on both the value of Chi and the flexible bond density. Since the Chi value does not vary appreciably with crosslinking and can be established independent of swelling (eg measured in linear model polymers), the swelling of the crosslinked polymer in TGS is a function of the crosslink density. Can be used as
본 발명에 유용한 기억중합체는 Chi=0.3-0.4를 갖는 TGS에 있어서 V2=0.05, 바람직하게는 V2=0.1에 해당하는 최소 가교결합밀도를 갖는다. 최대 가교결합 밀도는 같은 TGS에 대해 V2=0.5, 바람직하게는 V2=0.667에 해당한다.The memory polymer useful in the present invention has a minimum crosslink density corresponding to V 2 = 0.05, preferably V 2 = 0.1 for TGS with Chi = 0.3-0.4. The maximum crosslink density corresponds to V 2 = 0.5, preferably V 2 = 0.667 for the same TGS.
기억중합체의 팽윤은 본 발명에 중요한 몇가지 효과를 갖는다.Swelling of the memory polymer has several effects that are important to the present invention.
1. TGS에 있어서 평형으로의 팽윤은 Ts를 주위온도 아래로 감소시켜 팽윤된 기억중합체는 고무질이며 쉽게 변형가능하다.1. Equilibrium swelling in TGS reduces T s below ambient temperature so that the swollen memory polymer is rubbery and easily deformable.
2. 팽윤은 기억중합체의 모든 고유크기를 등방성으로 증가시킨다.2. Swelling increases isotropically all intrinsic sizes of the memory polymer.
팽윤된 상태에서 LDs=LDi* (1/V2)1/3‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)In the swollen state LD s = LD i * (1 / V 2 ) 1/3 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (1)
여기서 LDs및 LDi는 각각 미변형된 상태 및 고유선형 크기에 있어서의 팽윤된 선형크기이다. 공유 망상 구조가 등방성인한 상기 관계는 기억중합체에 있어서 길이, 외경, 공동의 내경등과 같은 모든 선형크기를 지배한다.Where LD s and LD i are the swollen linear size in the unmodified state and inherent linear size, respectively. This relationship, in which the covalent network structure is isotropic, governs all linear sizes such as length, outer diameter, cavity inner diameter, etc. in the memory polymer.
필수적 필요조건을 만족시키는 중합체들은 여러가지 화학적 조성을 가질 수 있다. 이러한 고유기억중합체는 가교결합된 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 ; N-치환된 아크릴 및 메타크릴아미드 ; 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐클로라이드, 수지등과 같은 가교결합된 비닐중합체가 될 수 있다. 다시말하면, 필요 조건은 물리적 성질의 필요조건이기 때문에, 본 발명의 기능은 필수적인 물리적 필요조건이 충족되는 한 기억중합체의 특정조성에 무관하다. 몇가지 특정 기억중합체 조성물을 이하 제시된 실시예에 기술한다.Polymers that meet essential requirements can have various chemical compositions. Such intrinsic memory polymers include crosslinked acrylates and methacrylates; N-substituted acrylic and methacrylamides; Crosslinked vinyl polymers such as polystyrene, polyvinylpyridine, polyvinylchloride, resins and the like. In other words, since the requirements are requirements of physical properties, the function of the present invention is independent of the specific composition of the memory polymer as long as the essential physical requirements are met. Some specific memory polymer compositions are described in the examples presented below.
본 발명은 광섬유의 연결소자의 어떤 설계 및 어떤연결 또는 설치방법과 관련하여 상기한 특징의 고유형상 기억중합체를 사용하는데 있다. 이하 기술되는 설계 및 방법은 광섬유가 공축의 코어와 재킷을 갖는 환상단면을 갖는 것으로 가정되는데 모든 현재의 광섬유가 이런 종류이기 때문이다. 그러나, 본 발명을 현재의 광섬유만을 연결하는 것에 제한하려는 의도는 아니다. 또다른 유형의 광섬유가 나중에 사용되게 되면(예 를들면 사각형, 삼각형, 팔각형 또는 타원형 단면을 갖는 것 또는 비대칭 코어를 갖는 것), 스플라이서 및 연결방법은 그 형상이 정밀하게 극정되는한 이러한 새섬유에 쉽게 적응될 수 있다.The present invention is directed to the use of intrinsic shape memory polymers of the above mentioned characteristics in connection with certain designs and any connection or installation methods of optical fiber connecting elements. The designs and methods described below assume that the optical fiber has an annular cross section with a coaxial core and a jacket since all current optical fibers are of this kind. However, it is not intended to limit the present invention to only connecting current optical fibers. If another type of fiber is to be used later (e.g. with a square, triangular, octagonal or elliptical cross section or with an asymmetric core), the splicer and the connection method are such new as long as the shape is precisely defined. It can be easily adapted to the fiber.
본 발명에 따르는 연결소자 제조 및 광섬유 연결방법은 몇가지 필수적 단계들을 갖는다.The connection device fabrication and optical fiber connection method according to the invention has several essential steps.
1. 연결될 광섬유의 의도하는 위치에 해당하는 위치로 환상단면의 하나 또는 그이상의 내부공동(예를들면, 단부 대단부 연결 또는 스플라이싱을 위한 단일의 원통형 공동)을 규정하는 보어를 갖는 고유형상 기억 중합체 물품을 만든다. 고유의 내부공동 직경 IDI는 광섬유 ODF의 외경(현재 유리섬유에 대해 125미크론)과 같거나 또는 보다 더 작다. 공동은 기억중합체를 레이저 빔으로 드릴링 또는 연소와 같은 많은 방법으로 마찬가지로 제조될 수 있다. 특히 바람직한 방법은 환상단면 및 외경 ODMA의 Mandrel A둘레에 기억중 합체를 만드는 것이다. Mandrel A는 몇가지 조건들이 충족된다면(이하 규정됨)광섬유와는 다른 크기를 가질수 있으나, 광섬유의 Mandrel A의 단면의 형상은 같고 ODMA/ODF 비율은 일정한 사전설정값을 갖는 것이 중요하다. 이 맨드릴은 바람직하게는 광섬유 자체가 될 수 있는데, 이 경우에 ODMA=ODF와 Mandrel A를 위한 조건들은 자동적으로 충족된다. 기억중합체 단구조체는 다양한 방법들로 이러한 맨드릴 둘레에 만들어질 수 있다. 예를들면, 그것은 삽입된 맨드릴을 갖는 형에서 가교결합 공단량체를 포함하는 단량체들의 적당한 혼합물의 중합에 의해 만들어질 수 있다. 또 다르게는, 그것은 기억중합체의 비가교결합된 중합체 전구체에 맨드릴을 끼워넣음으로써, 그리고 사용되는 기억중합체의 화학에 의존하여 어떤 공지의 방법에 의해(예를들면, 조사, 열등) 조성물을 후-가교결합시킴으로써 만들어질 수 있다.1. an inherent shape with a bore defining one or more internal cavities (eg, a single cylindrical cavity for end-to-end connection or splicing) at a position corresponding to the intended position of the optical fiber to be connected; Make a memory polymer article. The inherent cavity diameter IDI is less than or equal to the outer diameter of the fiber ODF (currently 125 microns for glass fibers). The cavity can likewise be manufactured in many ways, such as drilling or burning the memory polymer with a laser beam. A particularly preferred method is to make the memory polymer in the Mandrel A circumference of the annular section and the outer diameter ODMA. Mandrel A may have a different size from the optical fiber if several conditions are met (defined below), but it is important that the cross section of the Mandrel A of the optical fiber has the same shape and the ODMA / ODF ratio has a constant preset value. This mandrel may preferably be the fiber itself, in which case the conditions for ODMA = ODF and Mandrel A are automatically met. The memory polymer monostructure can be made around this mandrel in a variety of ways. For example, it can be made by polymerization of a suitable mixture of monomers including crosslinking comonomers in a form with an inserted mandrel. Alternatively, it can be used to post-manipulate the composition by inserting a mandrel into the uncrosslinked polymer precursor of the memory polymer and by any known method (eg, irradiation, inferior) depending on the chemistry of the memory polymer used. It can be made by crosslinking.
일단 원하는 가교결합밀도로 기억중합체가 형성되면, 맨드릴이 제거된다. 제거는 맨드릴의 성질에 따라 여러가지 방법으로 수행될 수 있다. 예를들면, 맨드릴은 그것이 적당한 변형력을 갖거나(예를들면, 나일론 6) 용융, 용해 또는 에칭제거될 수 있다면 빼낼 수 있다. 바람직한 방법은 기억중합체를 적당한 용제에서 팽윤시키고 확대된 공동으로부터 맨드릴을 빼내는 것이다. 중합 및/또는 가교결합 과정이 마무리된 후, 기억중합체는 3차원 중합체 망상구조이외에 원래 혼합물로부터의 미반응 단량체 또는 희석제와 같은 비활성 성분을 함유할 수 있다. 만일 이러한 희석재의 부피분율이 Vd라면, 그때 공동의 고유내경은Once the memory polymer is formed to the desired crosslink density, the mandrel is removed. Removal can be performed in a number of ways depending on the nature of the mandrel. For example, the mandrel can be pulled out if it has a moderate strain (eg nylon 6) or can be melted, dissolved or etched away. The preferred method is to swell the memory polymer in a suitable solvent and remove the mandrel from the enlarged cavity. After the polymerization and / or crosslinking process is completed, the memory polymer may contain inert components such as unreacted monomers or diluents from the original mixture in addition to the three-dimensional polymer network. If the volume fraction of this diluent is V d , then the cavity internal diameter is
IDI =ODMA * (1-Vd) 1/3 …………………………………………(2)IDI = ODMA * (1-V d ) 1/3... … … … … … … … … … … … … … … … (2)
가 될 것이다.Will be.
2. 공동은 확대되고 ODF보다 더큰 외경을 갖는 새로운 맨드릴이 삽입된다. 이 Mandrel B은 광섬유와는 다른 단면을 가질 수 있으나, 광섬유는 Mandrel B의 크기 및 형상의 공동에 쉽게 삽입가능해야 한다. 이러한 단면의 어떤 선형크기는 ODF보다 더 커야한다. 만일 Mandrel B가 환상의 단면을 갖는다면, 그것의 직경은 ODMB로 칭해진다. ODMB/ODF 비율은 나중에 광섬유 연결의 용이성을 결정할 것이다. 어떤 경우는, ODMB/ODF>1, 바람직하게는 >1.1인 것이 필요하다.2. The cavity is enlarged and a new mandrel with a larger outer diameter than the ODF is inserted. This Mandrel B may have a different cross section than the optical fiber, but the optical fiber should be easily insertable into the cavity of the size and shape of the Mandrel B. Any linear size of this cross section must be larger than the ODF. If Mandrel B has an annular cross section, its diameter is called ODMB. The ODMB / ODF ratio will later determine the ease of fiber connection. In some cases, it is necessary to be ODMB / ODF> 1, preferably> 1.1.
한편, ODMB/ODF<2가 바람직한데, 반대의 경우에 두 광섬유가 단일 광섬유로 설계된 공도에 우연히 들어 맞을 수 있기 때문이다. 공동확대의 바람직한 방법은 고유형상 기억중합체의 팽윤이다. 규칙으로서, 어떤 중합체에 대해서도 Mandrel B가 공동에 충분히 삽입되도록 기억중합체를 팽윤시키게 되는 많은 좋은 용제들이 있다. 필요한 팽윤은 식(1)과 (2)로부터 쉽게 계산될 수 있고 또한 실험에 의해 결정될 수 있다.ODMB / ODF <2, on the other hand, is preferred, because in the opposite case, two optical fibers may accidentally fit into a highway designed as a single optical fiber. A preferred method of co-expansion is swelling of the intrinsic memory polymer. As a rule, for any polymer there are many good solvents that will swell the memory polymer so that Mandrel B is fully inserted into the cavity. The required swelling can be easily calculated from equations (1) and (2) and can also be determined by experiment.
맨드릴 B는 중합체, 금속 또는 유리와 같은 잡다한 재료들로 만들 수 있다. 후자의 전지에서 맨드릴 B의 제거를 위해, 부분적으로 연장 가능한 중합체가 바람직하다(예를들면 폴리아미드, 폴리우레탄 또는 폴리올레핀).Mandrel B can be made of miscellaneous materials such as polymers, metals or glass. For the removal of mandrels B in the latter cell, partially extendable polymers are preferred (eg polyamides, polyurethanes or polyolefins).
3. 고유형상 기억중합체는 기억중합체가 Mandrel B삽입의 동안에 팽윤된 용제의 제거에 의해 Mandrel B둘레에 수축된다. 용제제거는 용제추출 또는 증발에 의해 행해질 수 있다.3. The intrinsic memory polymer shrinks around the Mandrel B by removal of the swollen solvent during the Mandrel B insertion. Solvent removal can be done by solvent extraction or evaporation.
용제제거가 마무리된 후, 내부 공동직경은 ODMB이고 중합체내 용제의 잔류 부피분획은 Vs이다. Vs는 (a) 기억중합체의 79가 더 높은 주위온도, 바람직하게는 50℃이상 ; (b) Vs〈1-(1-Vd)*(ODMA/ ODF)3‥‥‥‥‥(3)이도록 되어야 한다.After solvent removal is complete, the internal cavity diameter is ODMB and the residual volume fraction of solvent in the polymer is V s . V s is (a) 79 of the memory polymer has a higher ambient temperature, preferably at least 50 ° C .; (b) V s <1- (1-V d ) * (ODMA / ODF) 3 .
잔류용제는 여러가지 이유로, 예를들면 Tg또는 다른 특성들을 감소시키기 위해 의도적으로 기억중합체에 남길 수 있다. 그렇다면, 휘발성 용제와 비휘발성 용제의 전단계 혼합물에서 휘발성 용제가 완전히 증발 된 후 후자가 농도 Vs로 남도록 하는 비율로 사용하는 것이 바람직하다.Residual solvents may be intentionally left in the memory polymer for a variety of reasons, for example to reduce T g or other properties. If so, it is preferred to use the latter in a ratio to remain at a concentration V s after the volatile solvent evaporates completely from the previous step a mixture of a volatile solvent and a nonvolatile solvent.
4. Mandrel B는 공동으로부터 제거된다. 이 제거는 기억중합체를 공격하지 않는 약품에 의해 맨드릴을 에칭제거하는 것 ; 기억중합체를 팽윤시키기 않거나 또는 그것의 Tg를 주위온도 아래로 감소시키지 않는 용재에 맨드릴을 용해시키는 것과 같은 여러가지 방법으로 수행될 수 있다. 바람직한 방법은 부분적으로 연장가능한 중합체로부터 만든 Mandrel B를 공동밖으로 끌어내는 것이다.4. Mandrel B is removed from the cavity. This removal involves etching away the mandrel with a chemical that does not attack the memory polymer; This can be done in a number of ways, such as by dissolving the mandrel in a solvent that does not swell the memory polymer or reduce its T g below ambient temperature. The preferred method is to draw Mandrel B out of the cavity out of the partially extendable polymer.
이 조작후 스플나이서는 광섬유의 설치를 위해 준비가 된다. Mandrel B 제거는 제조공정의 일부로서(즉, 스플라이서의 패키징에 앞서) 수행될 수 있고 또는 스플라이서 설치에 바로 앞서 수행될 수 있다. 후자방법의 이점은 특히 고유형상 기억중합체가 편리한 설치를 위해 비교적 낮은 Ts를 갖는다면, 보관 또는 출하하는 동안 우연한 온도증가에 대한 스플라이서의 증가된 저항성이다. 스플라이싱 방법은 방법에 따르는 고유형상 기억중합체 단구조체의 자동정렬 특성으로 인해 매우 간단하다.After this operation, the sniper is ready for the installation of the optical fiber. Mandrel B removal may be performed as part of the manufacturing process (ie, prior to packaging of the splicer) or may be performed immediately prior to splicer installation. The advantage of the latter method is the increased resistance of the splicer to accidental temperature increase during storage or shipping, especially if the intrinsic shape memory polymer has a relatively low T s for convenient installation. The splicing method is very simple due to the self-aligning properties of the intrinsic shape memory polymer monostructures according to the method.
설치 과정은 몇가지 필수단계들로 구성된다.The installation process consists of several essential steps.
1. 광섬유는 적당한 길이로 벗겨내고(즉, 플라스틱 버퍼를 제거함) 섬유의 단부는 통상적 방법(절개, 윤내기등)으로 준비한다. 이 준비단계는 다른 연결및 스플라이싱 방법과 동일하다.1. Strip the fiber to the appropriate length (i.e. remove the plastic buffer) and prepare the ends of the fiber in the usual way (cut, polish, etc.). This preparation step is the same as for other connection and splicing methods.
2. 광섬유의 박피 및 준비된 단부를 고유형상 기억중합체 스플라이서의 공동에 삽입한다. 이 단계는 매우 용이한데 공동이 수용된 광섬유 OD보다 더 큰 ID=ODMB를 가지며 섬유의 정렬 또는 정확한 위치놓기가 필요하지 않기 때문이다.2. Insert the peeled and prepared ends of the optical fiber into the cavities of the intrinsic memory polymer splicer. This step is very easy because the cavity has a larger ID = ODMB than the optical fiber OD accommodated and does not require alignment or accurate positioning of the fiber.
3. 섬유들을 제자리에 유지하면서, 스플라이서를 변형된 형상으로부터 고유형상으로 가도록, 내부 긴장의 해제와 공동의 최종 크기와 구조로의 결과적 수축에 충분한 시간동안 Ts이상으로 가열한다. 이러한 복귀의 속도는 온도가 대략 중합체의 유리전이온도 Tg라면 매우 느릴 수 있다. 이런 이유로 중합체는 충분히 Ts위의 온도이나, 성분들이 손상될 수 있는 온도보다는 충분히 아래의 온도로 가열되어야 한다.3. While keeping the fibers in place, heat the splicer above T s for a time sufficient to release the internal tension and the resulting shrinkage into the final size and structure of the cavity, so as to go from the deformed shape to the intrinsic shape. The rate of this return can be very slow if the temperature is approximately the glass transition temperature T g of the polymer. For this reason, the polymer should be sufficiently heated to a temperature below than the temperature that can be enough to damage the temperature or the components of T s above.
공동은 직경 IDC=ODMA*[(1-Vd)1-Vs)]1/3‥‥‥‥‥‥‥(4)으로 수축하는 경향이 있기 때문에 섬유 둘레에 수축한다. 광섬유를 함유하는 공동은 ODF보다 더 작은 직경으로 수축될 수 없고(ODF-IDC) 차이에 비례하는 힘으로 섬유를 유지한다.Since the cavity tends to shrink to a diameter IDC = ODMA * [(1-V d ) 1-V s )] 1/3 ..... 4, it shrinks around the fiber. The cavity containing the optical fiber cannot shrink to a smaller diameter than the ODF (ODF-IDC) and retains the fiber with a force proportional to the difference.
공동수축은 따라서 섬유를 의도한 위치로 밀어넣는 압력을 발생시킨다.Co-contraction thus creates pressure to push the fiber into the intended position.
가열방법은 특별히 중대하지 않다. 스플라이서는 뜨거운 공기, 중기, 전기적으로 발생된 열등에 의해 가열될 수 있다.The heating method is not particularly critical. The splicer may be heated by hot air, medium air, or electrically generated heat.
4. 연결소자는 주위온도로 냉각되고 필요하다면 적당한 지지체 또는 보호시스템에 의해 고착된다.4. The connecting elements are cooled to ambient temperature and, if necessary, secured by a suitable support or protection system.
이제 도면을 참조하면 제1도는 광 스플라이서(1)를 나타내는데 이것은 가늘고 긴 크기의 양단부(3 및 5)에서 보어(7)와 보어(9)로 형성되어 있는 기본적으로 얼마만큼의 고유 기억중합체 재료이다. 나타낸 바와같이, 보어(7 및 9)는 사실상 직선상의 완전정렬의 단일 직경의 단일 보어이다.Referring now to the drawings, FIG. 1 shows an optical splicer 1, which is basically how many intrinsic memory polymers are formed of
제2도 내지 제6도는 여러가지 준비및 사용단계를 통한 고유형상 기억중합체 재료의 측단면도를 나타낸다.2-6 show side cross-sectional views of the intrinsic shape memory polymer material through various preparation and use steps.
따라서, 제2도에서, 나타낸 바와같은 보어(25a 및 29a)를 갖는 길이방향 크기단부(23)를 갖는 단구조체(21a)를 나타낸다. 제2도에서, 보어(25a 및 29a)는 단구조체(21a)를 통해 단일 원통형 터널 또는 루멘을 만들기 위해 형성되었고, 제1도에서와 같이 사실상 모두 단일의 연속 개구를 형성한다. 보어 (25a및 29a) 의 직경은 같고 이하 제5도와 관련하여 논의되는 바와같이 스플라이스될 박피 광섬유 단부의 직경보다 더 크다.Thus, in FIG. 2, the end structure 21a having the
보어 (25a및 29a)는 드릴링에 의해, 위에서 논의되는 다른 기술에 의해, 또는 스플라이싱될 광섬유의 크기와 같거나 더 작은 크기의 맨들릴 둘레에 단구조체 고유형상 중합체 재료를 실제로 형성시킴으로써 형성 될 수 있다.The bores 25a and 29a may be formed by drilling, by other techniques discussed above, or by actually forming a monostructure intrinsic polymer material around a mandrel of a size less than or equal to the size of the optical fiber to be spliced. Can be.
다음에, 단구조체(21a)는 용제로 팽윤되고 제3도에 나타낸 바와같이, 확장된 구조체, 즉 단구조체(21b)는 팽윤으로 인해 보어(25a및 29a) 보다 더 큰 직경인 보어 (25b및 29b)를 통해 삽입된 맨드릴(45)를 갖는다. 게다가, 맨드릴(45)은 스플라이싱될 광섬유의 단부 세그먼트의 직경보다 더 큰 직경의 것이다.Next, the short structure 21a is swollen with a solvent and, as shown in FIG. 3, the expanded structure, that is, the short structure 21b is larger in diameter than the bores 25a and 29a due to swelling. 29b) has a
단구조체(21b)는 이어서 부분적으로 수축되고 맨드릴(45)은 제거되어 제4도에 나타낸 단구조체(21c)을 만들게 된다. 길이방향 단부(23 및 27)를 갖는 이 단구조체(21c)는 보어(25c및 29c)를 갖는다. 이들 보어는 직경이 부분적으로 수축되나 스플라이싱될 광섬유의 단부 세그먼트보다 여전히 더 큰 직경의 것이 된다.The short structure 21b is then partially retracted and the
제5도는 각각 단부(23 및 27)와 보어(25c및 29c)를 갖는 단구조체(21c)를 나타낸다. 여기서, 광섬유(33 및 37)는 박피된 단부 세그먼트(31 및 35)를 갖는다. 단부 세그먼트(31 및 35)는 보어(25c및 29c) 보다 더 작은 직경의 것이고 쉽고 자유롭게 안으로 삽입되고 버트 대 버트 배열로 접촉되어 있다.5 shows a
필수적은 아니지만 다부 세그먼트(31 및 35)의 끝 또는 바로 단부에 대한 여러가지 준비가 이용될 수 있으며 절개와 같은 이들 기술이 본분야에 공지되어 있다. 어쨌든, 일단 광섬유 단부 세그먼트(31 및 35)가 제5도에 나타낸 바와같이 삽입되면, 단구조체(21c)는 열과 같은 외부 자극의 인가에 의해 제2도에 나타낸 원래의 고유형상으로 복귀된다.Although not required, various preparations for the end or just the end of the
이것은 열이 인가된 후를 제6도에 나타내며, 알수 있는 바와같이 세그먼트(31 및 35)가 탁월한 정합으로 밀려 들어가고 어려움을 조장할 수도 있고 스플라이서의 수명을 축소시킬수도 있는 어떤 기계적 부품없이, 어댑터나 스크류 또는 어떤 다른 장치없이 단일의 단구조체를 사용하여 영구 스플라이서로 적소에 견고히 유지 된다.This is shown in FIG. 6 after the heat is applied, and as can be seen, the
제7도는 고유형상 기억중합체 재료로된 단구조체(41)가 서로 반대의 단부들(43 및 45)과 보어(49 및 47) 를 갖는 길이 방향 크기를 갖는 변형을 나타낸다. 이 경우에, 보어(49)는 보어(47)보다 더 작은 단면을 갖는다. 따라서, 보어(47)는 더 큰 광섬유 또는 박피되지 않은 것도 수용하도록 설계될 수 있다.7 shows a variant in which the
[실시예 1]Example 1
이 실시예와 다음의 실시예들에서 모든 퍼센트는 달리 언급되지 않는한 중량 퍼센트를 의미한다. 내경 6㎜의 15㎝길이의 플린트 유리관을 각 단부에서 꼭들어 맞는 폴리에틴렌 캡에 의해 막았다. 각 캡의 중앙에 광섬유의 삽입을 허용하도록 작은 구멍을 뚫었다. 박피 및 깨끗하게한 광섬유(O.D. 125 미크론, 코어 직경 50 미크론)를 관의 바닥단부에서 들어맞고 에폭시수지로 밀봉된 캡중 하나의 구멍을 통해 삽입하였다.All percentages in this and the following examples refer to weight percentages unless otherwise noted. A 15 cm long flint glass tube with an inner diameter of 6 mm was blocked by a fitted polyethylene cap at each end. Small holes were drilled in the center of each cap to allow insertion of the optical fiber. Peeled and clear optical fibers (O.D. 125 microns, core diameter 50 microns) were inserted through the holes of one of the caps fitted at the bottom end of the tube and sealed with epoxy resin.
다음에 구개의 추가의 구멍을 다른 캡에 뚫어 주사하기에 의한 충전을 허용하도록 하고 캡을 관의 상부에 설치하여 광섬유를 중앙 구멍을 통해 내밀도록 하였다.An additional hole of the palate was then drilled into another cap to allow filling by injection and a cap was placed on top of the tube to push the optical fiber through the central hole.
이와같이 형성된 형을 그다음 98.75%의 이소프로필 메타크릴레이트, 1.20%의 테트라에틸렌글리콜 메타 크릴레이트 및 0.05% 과산화 디벤조일로 구성된 단량체 혼합물로 충전하였다. 충전된 형을 그다음 형을 통과하는 광섬유가 탄탄하고 곧게 되도록 보증하면서 랙에 고정시켰다.The form thus formed was then charged with a monomer mixture consisting of 98.75% isopropyl methacrylate, 1.20% tetraethyleneglycol methacrylate and 0.05% dibenzoyl peroxide. The charged mold was then secured to the rack, ensuring that the fiber passing through the mold was strong and straight.
다음에 형과 랙을 질소로 채워진 용기에 넣고 밀봉하여 오븐에서 70℃로 시간동안 가열하였다. 나중에, 형을 랙으로부터 제거하고 유리관을 주의깊게 깨어 로드축에 대략 끼워진 광섬유를 가진 투명한 견고한 중합체의 로드형상 조각을 끄집어 내었다.The molds and racks were then placed in a container filled with nitrogen and sealed and heated to 70 ° C. in an oven for a period of time. Later, the mold was removed from the rack and the glass tube was carefully broken to pull out a rod-shaped piece of transparent solid polymer with an optical fiber approximately inserted into the rod shaft.
다음에 중합체 로드를 밤새 메틸 알코올에서 팽윤시켜 다소 확장되고 고무질이 되도록 하였다. 유리섬유는 이 시점에서 쉽게 제거되었다. 로드를 면도날로 10㎜조각으로 절단한 다음 그것을 메틸이소부틸 케톤에서 점차적으로 팽윤시켰다. 완전히 팽윤된후 내부공동 직경은 대략 200미크론이었고 약 150미크론 직경의 나일론 6섬유의 삽입을 쉽게 허용하도록 하였다.The polymer rod was then swollen in methyl alcohol overnight to allow it to expand somewhat and become rubbery. Fiberglass was easily removed at this point. The rod was cut into 10 mm pieces with a razor blade and then gradually swollen in methylisobutyl ketone. After full swelling, the internal cavity diameter was approximately 200 microns, allowing for easy insertion of nylon 6 fibers of about 150 microns in diameter.
적소의 나일론 맨드릴과 함께, 스플라이서는 메탄올에서 재팽윤시킨 다음 먼저 105℃에서 약12시간동안 건조시키고 주위온도로 냉각시켰다.With the nylon mandrel in place, the splicer was reswelled in methanol and then first dried at 105 ° C. for about 12 hours and cooled to ambient temperature.
이후 중합체는 다시 투명하고 단단해졌으며 나일론 섬유는 온화한 당김에 의해 쉽게 뽑혔다.The polymer then became clear and firm again and the nylon fibers were easily pulled out by gentle pulling.
결과된 스플라이서는 중앙에서 대략 약150미크론의 공동을 가졌다. 중합체는 열기계적 측정에 의해 구한 바 Tg=81.3℃를 가졌다. 스플라이서는 맨드릴 A로서 사용된 것과 같은 명세서의 광섬유를 스플라이싱하는데 사용되었다. 섬유단부는 통상적으로 박피하여 준비하고 시중구입되는 절개칼로 절개하였다.The resulting splicer had a cavity of approximately about 150 microns in the center. The polymer had a T g = 81.3 ° C. determined by thermomechanical measurement. Splicers were used to splice optical fibers of the same specification as used as mandrel A. Fiber ends were normally cut and prepared with a peeling knife that is commercially available.
다음에 섬유단부를 그것이 만날때까지 스플라이서 보어에 삽입하고 적소에 유지시키면서 스플라이서를 몇초간 시중구입되는 히트건으로 가열한 다음 주위온도로 냉각되도록 두었다(가열과 냉각의 총시간은 약 1분 이었다.).The fiber ends were then inserted into the splicer bore until it met, held in place while the splicer was heated with a commercially available heat gun for several seconds and allowed to cool to ambient temperature (the total time for heating and cooling was about 1 minute). .).
다음에 스플라이싱된 섬유의 삽입손실을 5mW HeNe 레이져를 발생원으로 사용하고 실리콘 평면확산된 PIN 광다이오우드를 검출기로 사용하여 광 벤치상에서 측정하였다. 스플라이싱된 섬유와 같은 길이의 원래의 연속 섬유간에 비교하여 손실을 계산하였다. 스플라이싱된 섬유는 일관되게 0.5데시벨(dB)초다 낮은 삽입 손실을 가짐이 발견되었다.The insertion loss of spliced fibers was then measured on an optical bench using a 5mW HeNe laser as the source and a silicon planar diffused PIN photodiode as a detector. Losses were calculated as compared to the original continuous fibers of the same length as the spliced fibers. Spliced fibers have been found to have insertion loss consistently lower than 0.5 decibels (dB) seconds.
[실시예 2]Example 2
실시예 1에서와 같은 형을 76.85%의 이소프로필 메타크릴 레이트, 20%의 n-부틸 메타크릴레이트, 3.1%의 에틸렌글리콜 디메타클릴레이트 및 0.05%의 과산화 디벤조일로 구성되는 단량체 혼합물로 충전시켰다. 혼합물을 실시예 1에 기술된 조건하에 중합시켰다. 메탄올에서 중합체를 팽윤시키고 광섬유를 뽑은후, 팽윤된 로드를 약 45℃의 각도도 평행한 절단으로 면도날로 절단하고 단단해질때까지 오븐에서 건조시켰다.The same form as in Example 1 was prepared with a monomer mixture consisting of 76.85% isopropyl methacrylate, 20% n-butyl methacrylate, 3.1% ethylene glycol dimethacrylate and 0.05% dibenzoyl peroxide. Charged. The mixture was polymerized under the conditions described in Example 1. After swelling the polymer in methanol and pulling the optical fiber, the swollen rod was cut with a razor blade in parallel cuts at an angle of about 45 ° C. and dried in an oven until hardened.
다음에 각진 면들을 갖고 균일하게 매끄럽게 되도록 윤내고 스플라이서를 메탄올에서 재팽윤시켰다. 나머지 공정은 실시예 1과 동일하였다. 스플라이서는 약 70℃의 Tg를 가졌고 몇개의 스플라이서는 중앙에서 벗어난 보어를 가졌으나 그것들의 각진, 윤낸 면들은 광섬유의 삽입을 상당히 용이하게 하였다. 스플라이싱 된 섬유들은(어떤 결합제없이 건조한 섬유들을 사용함) 다음의 성능을 가졌다.It was then calcined to have uniform sides and evenly smoothed and the splicer was reswelled in methanol. The rest of the process was the same as in Example 1. The splicer had a T g of about 70 ° C. and some splices had off-centered bores, but their angled and polished surfaces made the insertion of the fiber quite easy. Spliced fibers (using dry fibers without any binder) had the following performance.
평균삽입손실 : 0.28dBAverage insertion loss: 0.28 dB
표준편차 : 0.14dBStandard Deviation: 0.14dB
평균실험오차 : 0.03dBAverage Experimental Error: 0.03dB
섬유제조를 포함하는 스플라이싱 과정은 5분 미만이 걸렸다. 이 실시예는 본발명에 따르는 단구조체로부터의 스플라이서가 비대칭 형상에도 불구하고 스스로 낮은 손실의 스플라이싱을 제공할 수 있으며 여러가지 보조수단(결합용 겔, 지수맞추는 접착제, 기계적 지지체등)을 사용하지 않고 다른 스플라이서들은 비교할만한 성능을 필요로 한다.The splicing process involving fabrication took less than 5 minutes. This embodiment allows splices from the monostructure according to the present invention to provide low loss splicing on their own despite asymmetrical shapes and use various auxiliary means (bonding gels, indexing adhesives, mechanical supports, etc.). Instead, other splicers require comparable performance.
[실시예 3]Example 3
알루미늄형을 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 100×50㎜크기와 약5㎜두께의 직사각형 알루미늄판에 두개의 직사각형 구멍(약 90×20㎜)을 뚫어 약 2㎜폭의 조각이 두 구멍사이에 남도록 하였다.An aluminum mold was prepared in the following manner. Two rectangular holes (about 90 × 20 mm) were drilled into a rectangular aluminum plate of 100 × 50 mm size and about 5 mm thickness so that a piece of about 2 mm width was left between the two holes.
그 다음 짧은 길이(약50㎜)의 박피 광섬유(O.D. 125미크론)를 판의 폭을 가로질러 놓고 각 단부에서 에폭시드 아교에 의해 그것을 접착시켰다. 섬유들은 비교적 짧은 2㎜알루미늄 조각에 의해 중간에 지지되어 있기 때문에, 그것들은 곧게하거나 신장시키기 위해 외부장치를 필요로 하지 않았다. 이 부품을 그다음 평평한 바닥으로된 알루미늄 중량 보우트에 넣고 실시예 2에서와 같은 단량체 혼합물로 채웠다. 단량체 혼합물의 부피는 섬유들이 대략 층의 중간에 있도록 선택되었다.A short length (approximately 50 mm) peeled optical fiber (O.D. 125 microns) was then placed across the width of the plate and glued by epoxide glue at each end. Since the fibers were supported in the middle by relatively short pieces of 2 mm aluminum, they did not require external devices to straighten or stretch. This part was then placed in a flat bottomed aluminum weight boat and filled with the monomer mixture as in Example 2. The volume of monomer mixture was chosen such that the fibers were approximately in the middle of the layer.
다음에 형을 질소로 씻어내고 단량체에 자류로이 뜨는 같은 크기의 알루미늄 중량 보우트로 덮었다. 형을 질소충전된 용기에 넣고 전술한 실시예에서와 같이 중합하였다. 중합이 마무리된후, 두 보우트를 프레임과 중합체로부터 떼어내고 중합체를 메탄올에서 팽윤하도록 두었다.The mold was then rinsed with nitrogen and covered with a weighted aluminum weight boat of the same size suspended in monomer. The mold was placed in a nitrogen-filled vessel and polymerized as in the previous example. After the polymerization was completed, the two boats were removed from the frame and polymer and the polymer was left to swell in methanol.
다음에 팽윤된 중합체를 프레임으로부터 꺼내고, 섬유의 단편들을 꺼내고 중합체 조각들을 평행한 방식으로 잘라 광섬유를 꺼낸 뒤의 보어가 절단부에 평행하게 대략 중간에 오도록 하였다.The swollen polymer was then taken out of the frame, the pieces of fiber were taken out and the polymer pieces were cut in a parallel fashion so that the bore after removing the optical fiber was approximately in the middle parallel to the cut.
다음에 단편들을 면도날로 다시잘라 대략 사다리꼴 형상으로 한다음 건조시켰다.The fragments were then cut back with a razor blade into roughly trapezoidal shapes and dried.
다음에 건조한 조각들을 갈고 윤내어 더 큰 직사각형면이 약10×4㎜, 반대편 더 작은 직사각형면이 약2×2㎜높이 약4㎜를 갖는 사다리꼴의 형상으로 하였다. 보어축은 더큰 면보다 약2㎜위였고 길이 약6㎜이었다. 스플라이서 전구체를 메탄올에서 재팽윤시킨 다음 연속해서 에탄올, 이소프로판올 및 아세톤에서(팽윤을 증가시키는 순서로) 팽윤시켰다. 일단 아세톤에서 최대 팽윤이 달성되면, 보어는 200미크론 이상의 직경을 가졌고 약175미크론 직경의 나일론 맨드릴을 쉽게 수용하였다.The dried pieces were then ground and polished to give a trapezoidal shape with a larger rectangular plane of about 10 × 4 mm and an opposite smaller rectangular plane of about 2 × 2 mm in height of about 4 mm. The bore shaft was about 2 mm above the larger face and about 6 mm long. The splicer precursor was reswelled in methanol and subsequently swelled in ethanol, isopropanol and acetone (in order of increasing swelling). Once maximum swelling was achieved in acetone, the bore had a diameter of at least 200 microns and easily accommodated a nylon mandrel about 175 microns in diameter.
다음에 맨드릴을 덮고 있는 중합체를 상기 팽윤용제를 반대순서로 사용하여 주의깊게 팽윤제거시키고 앞의 실시예와 같이 건조시켰다. 사다리꼴 형상의 투명하고 균질한 스플라이서를 보어를 오염으로부터 보호하기 위해 내부에 나일론 맨드릴을 넣어 보관하였다. 맨드릴은 스필라이싱에 바로 앞서 쉽게 꺼내졌다. 스플라이서는 전술한 실시예에 기술된 로드형상 스플라이서 보다 사용하기에 더 편리하였고 대칭의 완전 결핍에도 불구하고 그것들은 결합체 또는 보조의 지지구조물을 사용하지 않고 유사한 낮은 삽입손실을 가졌다.Next, the polymer covering the mandrel was carefully swelled away using the swelling solvent in the reverse order and dried as in the previous example. A trapezoidal, transparent, homogeneous splicer was stored with a nylon mandrel inside to protect the bore from contamination. The mandrel was easily taken out just prior to splicing. The splices were more convenient to use than the rod-shaped splicers described in the above embodiments and despite their complete lack of symmetry they had similar low insertion loss without the use of joints or auxiliary support structures.
상기 실시예들은 제조 및 용도를 포함하여 본발명 스플라이서의 몇가지 바람직한 구체예를 구체적으로 예시한다. 명백히, 본발명 범위를 벗어남이 없이 당업자에 의해 변동이 가해질 수 있다.The above examples specifically illustrate some preferred embodiments of the invention splicer, including manufacture and use. Obviously, variations may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
다음의 실시예들은 시험과 중합체 변형을 예시한다.The following examples illustrate tests and polymer modifications.
[실시예 4및 5]EXAMPLES 4 and 5
스플라이서의 성능을 분석하는 방법은 섬유를 반으로 절단한 다음 스플라이서에 의해 재연결한 후 연속적 섬유에 의해 당한 광학적 손실을 측정하는 것이었다. 실험장치는 발생원, 섬유를 유지하고 그것을 발생원과 정렬시키기 위한 기계적 장치, 그리고 섬유를 통해 전파된 빛의 양을 측정하기 위한 전력게로 구성되었다.The method of analyzing the performance of the splicer was to cut the fiber in half and then reconnect by the splicer and then measure the optical loss caused by the continuous fiber. The experimental device consisted of a source, a mechanical device for holding and aligning the fiber with the source, and a power gauge for measuring the amount of light propagated through the fiber.
사용된 발생원은 빔조각의 용이성과 탁월한 진폭 안정성을 위해 선택된 5mW HeNe 레이저이었다. HeNe 레이저의 출력은 사용된 광학부품중 어떤것(주로 입력커플러)으로부터 빔의 확산산란이 레이저 공동으로 재주입되지 않도록 보증하기 위해 먼저 광 배플을 통해 나아갔다.The source used was a 5mW HeNe laser selected for ease of beam engraving and excellent amplitude stability. The output of the HeNe laser first went through the optical baffle to ensure that no diffuse scattering of the beam from any of the optical components used (primarily the input coupler) was reinjected into the laser cavity.
레이저 빔의 역반사된 성분들은 내부 공동모드와 공동에 의부적인 모드(산란된 성분들)간의 모드식 경쟁으로 말미암은 전력 드롭 아웃으로 인해 레이저 강도의 신속한 변동을 일으킬 수 있다. 0.5중성밀도 필터(32%투과)를 배플의 주요소로서 사용하였다. 배플의 출력은 광섬유 커플러로 향하게 되었다. 커플러는 커플러에 의해 유지된 섬유의 입력단부로 빔을 집중시켰다. 섬유는 이제 시스템의 단독전파 링크로서 제공되었다.Retro-reflected components of the laser beam can cause rapid fluctuations in laser intensity due to power dropout due to moded competition between the internal cavity mode and the mode (scattered components) that are cavitation-dependent. A 0.5 neutral density filter (32% transmission) was used as the main element of the baffle. The output of the baffle was directed to the fiber coupler. The coupler concentrated the beam at the input end of the fiber held by the coupler. The fiber is now provided as a single propagation link in the system.
섬유의 출력단부는 섬유를 기계적으로 유지하기 위해 제공되고 광검출기를 조명하기 위해 나오는 빛을 시준하는 출력 콜리메이터에 의해 유지되었다. 광검출기는 실리콘의 평면확산된 PIN 광 다이오우드로 구성되었고 그의 출력이 시각적 디스플레이를 위해 디지탈 전력계로 공급되었다.The output end of the fiber was held by an output collimator that provided for mechanically retaining the fiber and collimated the light exiting to illuminate the photodetector. The photodetector consisted of a planar diffused PIN photodiode of silicon and its output was fed to a digital power meter for visual display.
이 장치로 성능을 측정하기 위한 방법은 다음과 같았다.The method for measuring performance with this device was as follows.
1. 섬유의 각 단부로부터 약150㎜의 버퍼를 제거(디클로로메탄에서 팽윤된 버퍼)함으로써 대략 1미터 길이의 광섬유를 제조하고 깨끗하고 수직한 면들을 만들기 위해 단부들을 절개하였다. 각 단부의 노출된 길이(버퍼 제거된 것)는 100㎜정도이었다.1. An approximately 1 meter long optical fiber was made by removing about 150 mm of buffer from each end of the fiber (buffered in dichloromethane) and the ends were cut to make clean, vertical sides. The exposed length (buffer removed) of each end was about 100 mm.
2. 다음에 섬유 단부들을 이소프로필 알코올로 닦음으로써 깨끗히 한다음 척에 삽입하였는데, 이척은 섬유를 유지시켰다. 한 척은 입력 커플러에 장착되었고 다른 척은 출력 콜리메이터에 장착되었다.2. The fiber ends were then cleaned by wiping with isopropyl alcohol and then inserted into the chuck, which held the fibers. One chuck was mounted on the input coupler and the other was mounted on the output collimator.
3. 다음에 입력 커플러는 섬유를 통해 최대전력(1.5-1.8mW)을 달성하기 위해 조절되었다.3. The input coupler was then adjusted to achieve maximum power (1.5-1.8mW) through the fiber.
다음에 이 전력을 기록하였다(IO).This power was then recorded (I O ).
4. 다음에 섬유를 중간에서 절단하고 절단단부들을 단지 50㎜의 버퍼가 초기에 제거되고 노출된 길이가 10㎜ 미만인 것을 제외하고는 (1)에서와 같이 제조하였다.4. The fibers were then cut in the middle and cut ends were prepared as in (1) except that only 50 mm of buffer was initially removed and the exposed length was less than 10 mm.
5. 다음에 적단단부를 기억작용을 실행하기 위해 가열한 스플라이서에 삽입하였다.5. Next, the end was inserted into a heated splicer to perform the memory function.
6. 스플라이서를 시중의 히트건으로 가열하고 냉각되도록 둔후(총시간 대략 60초), 섬유를 통한 결과된 전력을 기록하였다(I).6. The splicer was heated with a commercial heat gun and allowed to cool (total time approximately 60 seconds), and the resulting power through the fiber was recorded (I).
7. 손실을 dB로 계산하였다.7. The loss was calculated in dB.
후보 스플라이서에서 측정된 삽입손실은 상기 실시예 2와 관련하여 논의된 바와같이 평균 0.28dB이었다. 스플라이서 성능은 훨씬 더 좁은 표준편차로 0.2dB의 평균 손실의 점에서 더욱 개선될 수 있는 것으로 생각된다. 달성된 성능은 다른 다모드 스플라이서의 성능과 비교하여 아주 유리하다.The insertion loss measured at the candidate splicer averaged 0.28 dB as discussed in connection with Example 2 above. Splicer performance is thought to be further improved in terms of average loss of 0.2 dB with much narrower standard deviations. The performance achieved is very advantageous compared to the performance of other multimode splicers.
따라서, 0.2dB 삽입손실의 성과는 본분야에서 본 발명에 의해 달성될 수 있는 한편 이것은 종래기술로는 보통 달성되지 않았다.Thus, the performance of 0.2 dB insertion loss can be achieved by the present invention in the art while this is not usually achieved in the prior art.
결합 시멘트 또는 겔이없이 유사한 성능을 갖는 것으로 보고된 기계적 스플라이서는 단지 스플라이서를 제조하는데 필요한 정밀성형의 양으로 인해 매우 고가인 GTE 탄성중합체 스플라이서이다.Mechanical splicers reported to have similar performance without bonding cement or gel are GTE elastomeric splicers that are very expensive only because of the amount of precision molding needed to produce the splicer.
이 스플라이서는 정밀 공동이 성형되거나 기계가공되는 유년성 재료를 이용한다. 재료를 섬유의 삽입을 허용하도록 변형시킨 다음 섬유를 정렬 및 고정시키는 것은 탄성력에 의존한다. 실시예 2로부터의 성능 데이타를 표 1에 나타내었다.The splicer utilizes childhood materials from which precision cavities are molded or machined. The deformation of the material to allow insertion of the fibers and then the alignment and fixation of the fibers depends on the elastic force. Performance data from Example 2 is shown in Table 1.
[표 1-성능데이타]Table 1-Performance data
샘플크기 : N=7Sample size: N = 7
평균삽입손실목표 : 1.0dB 미만Average insertion loss target: less than 1.0dB
* 측정된 평균삽입손실 : 0.28dB 평균실험오차 : 0.03dB* Measured average insertion loss: 0.28dB Average experiment error: 0.03dB
표준편차 : 0.14dBStandard Deviation: 0.14dB
절개된 섬유를 정렬 및 고착시키기 위한 스플라이서의 명목상의 회복시간 : 30초Splicer's nominal recovery time to align and fix incision fibers: 30 seconds
평균 Tg(유리전이온도) : 81.3℃Average Tg (Glass Transition Temperature): 81.3 ℃
* 50미크론 코어직 경과 125미크론의 총 피복재 직경 633㎚ 발생원을 사용하여 다모드 실리카 유리섬유를 시험하였다.Multimodal silica glass fibers were tested using a 50 micron core and a total source diameter of 633 nm with a total coating diameter of 125 microns.
[실시예 6-12]Example 6-12
중합체 조성믹스 및 용제Polymer composition mix and solvent
표 2는 조제 6-0 내지 12-0에 대해 계산된 여러가지 유리전이온도(Tg) 나타내며 표 3은 1% TEGDMA와 함께 가교결합된 IPMA상에서 여러가지 용제의 활성을 예시한다. 이것들은 단순히 변화하는 중합체 성분 백분율을 기준으로 하고 용제변동을 기준으로 하여 Tg에 관해 일어날 수 있는 변동의 유형들을 예시한다. 표 4는 용제에 대한 팽윤변화와 성분혼합변화를 동시에 나타낸다.Table 2 shows the various glass transition temperatures (Tg) calculated for Formulations 6-0 to 12-0 and Table 3 illustrates the activity of various solvents on IPMA crosslinked with 1% TEGDMA. These simply illustrate the types of fluctuations that can occur with respect to Tg based on changing polymer component percentages and based on solvent variations. Table 4 shows the swelling change and the mixture change of the solvent simultaneously.
앞 단원에서 개요한 바와같이 스플라이서를 만들기 위해 걸린 시간은 섬유로부터 그것을 제거하기 위해 디클로로메탄에서 버퍼를 충분히 팽윤시키는데 걸리는 시간에 의해 좌우된다. 실제의 현장적용시, 이 과정은 시중구입되는 기계적 스트립퍼를 사용하여 쉽게 단축시킬 수 있다.As outlined in the previous section, the time taken to make the splicer depends on the time it takes to fully swell the buffer in dichloromethane to remove it from the fiber. In practical field applications, this process can be easily shortened by using a commercially available mechanical stripper.
[표 2-광섬유 스플라이서용 기억중합체 조성물]TABLE 2 Memory Polymer Composition for Optical Fiber Splicer
[표 3-선택된 용제중의 가교결합된 이소프로필 메타 크릴레이트(1%)의 TEGDMA의 팽윤]TABLE 3-Swelling of TEGDMA of Crosslinked Isopropyl Methacrylate (1%) in Selected Solvents
[표 4-표 1로부터 만든 각종 용제에서 기억중합체 조성물의 선형팽윤(L/Lo)][Linear swelling (L / Lo) of memory polymer composition in various solvents made from Table 4-Table 1]
명백히, 본 발명의 많은 수정 및 변동이 상기 가르침에 비추어 가능하다. 그러므로 첨부된 청구범위내에서 여기에 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수 있음이 이해된다.Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. It is therefore understood that within the appended claims, they may be practiced otherwise than as specifically described herein.
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